CN1748621A - 一种电磁加热压力烹饪装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于厨房用电热压力烹饪器具，是电磁加热技术应用产品专利，由锅盖、内锅、外锅、密封圈、弹性臂、开关、电磁加热器等组成。本发明提出以电磁加热方式替代现有技术中的电热盘加热方式，不但可以解决由于电热盘的热惯性大而引起的压力过冲，影响锅内压力控制精度的问题，还可因电磁加热器的热传导效率比电热盘高而节省大量能源。

Description

一种电磁加热压力烹饪装置

技术领域：

本发明属于厨房用电热压力烹饪器具，是电磁加热技术应用产品专利。

背景技术：

在我国，以中国ZL91100026.7号发明专利的结构特征为基础的电压力锅产品，已开始进入百姓家庭。该专利产品所采用的加热方式，沿用了电饭锅用的铝电热盘。由于铝电热盘的热惯性较大，导致断电后的压力过冲，使锅内压力控制的精确度受到很大影响。而电磁加热方式具有热效率高、热惯性小等特点，因此用电磁加热方式替代现有技术中的铝电热盘加热方式，可大大提高产品的性能和节约能源。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提出以电磁加热器替代现有技术中的电热盘，一可解决由于电热盘的热惯性大而引起的压力过冲，影响锅内压力控制精度的问题，二由于加热方式和加热原理的不同，电磁加热器的热传导效率比电热盘高十几个百分点，因此可大大节省能源的消耗。

本发明由锅盖、内锅、外锅、密封圈、弹性臂、开关等组成。其中，锅盖与外锅刚性连接，锅盖与内锅之间通过密封圈连接，弹性臂设置在外锅底部和内锅底之间，开关设置在外锅底部接受弹性臂的位移驱动，电磁加热器设置在内锅底并与开关串联接入电源。本发明的工作原理是：开关接通电源后，电磁加热器开始加热内锅中的水和食物。当锅内进入密封状态后压力开始上升。锅内压力同时作用在锅盖和内锅上，由于锅盖与外锅的连接为刚性连接，因此锅盖不能向上位移。作用在内锅上的压力从内锅底部传递到弹性臂上，弹性臂基于其弹性特征便产生向下的位移(形变)，该位移驱动开关切断电磁加热器的电源。之后，锅内压力因自然散热而下降，随着压力的减小弹性臂逐渐向上复原，使作用在开关上的驱动力也随之减小，待驱动力减小到开关又复位通电后，内锅被重新加热，锅内压力也从下降转为上升……在这种循环往复的过程中，锅内的压力值始终被控制在开关与压力位移参数所确定的压力值上。本发明中的电磁加热器由面板、线圈、电磁线路等组成，它是将电能转换成磁能的器件。锅盖与外锅刚性连接是指在设计范围内的安全压力作用下，锅盖与外锅之间的连接被视为不会发生弹性变形或者弹性变形量可以忽略不计，二者的连接方式可以是像旋合式压力锅那样的旋合式，也可以是像连体式电饭锅那样的扣盖式。弹性臂指具备弹性特征的结构体，其功能是以在锅内压力作用下产生的弹性变形控制开关的通断，它的结构形式可以有多种，如：一个或若干个碟形弹簧组合成的弹簧组件；以多个圆柱螺旋压缩弹簧组成的弹簧组件或者是用钢板制成的带各种加强结构的弹性体等等。

本发明提出，弹性臂还可以与外锅底制成一体，呈波纹形状或碟形弹簧板状，如果外锅的桶壁与外锅底的过渡圆弧设计得当，也能得到所需的弹性位移量，可因此省去外锅底上的其余波纹。在弹性臂(外锅底)和内锅底之间设置一个力传递件，其功能是将作用在内锅底的压力传递给弹性臂。

本发明提出，可以在电路上设置一个电子控制器，它包括计时器、总开关等，当电子控制器接收到开关的第一次断路信号后，便启动计时器开始控制烹饪时间。到预定的烹饪结束时间时，计时器切断总开关，彻底终止电磁加热器的加热电源。

本发明提出，外壳和锅盖部分可以采取保温措施，目的是增加断电后的保温时间节约能源。

现有技术中所使用的铸铝电热盘，有以下缺点：一是它对内锅的加热采用的是接触式热传导方式。这种加热方式是先将电热盘加热升温后，通过电热盘与内锅底之间形成的温度差向内锅输送热能。两者之间的热传导性能与两者之间温度差值的高次方呈正比，通常需要将电热盘加热到200℃以上，才能使内锅的温度达到或者维持在所需的烹饪温度上(100℃～120℃左右)，其余的能量则消耗在加热电热盘和热传递的过程中，不仅造成电能的浪费，还使电热盘附近形成一个高温环境，使产品相关零件的耐温要求提高，随之而来的是成本加大、损坏几率增加等弊病。二是当锅内压力达到控制点，弹性臂的位移驱动开关断电后，电热盘剩余的高温继续传递给内锅，使内锅的压力在压力控制点过后仍继续上升，出现所述的压力过冲现象。这种现象会使锅内压力控制暂时处在失控状态，直接影响锅内压力控制的精确度，在产品安全上也具有一定的危害性，因此不可忽略不计。三是基于电热盘的接触式导热和承载内锅底压力的双重作用，现有技术对电热盘与内锅底的接触状况有着相当严格的要求，虽然产品在出厂时都能达到要求，但在日常使用中内锅底部难免出现不同程度的变形，当变形达到某种程度后就会使二者间的接触不良，造成产品性能下降甚至完全不能使用。而本发明采用的电磁加热器，是根据电磁加热原理加热内锅的，因其自身不需要加热升温，所以断电后没有余热存在，也就不会出现压力过冲现象，可有效地提高压力控制的精确度。另外，由于电磁加热器产生的磁力线直接加热导磁的内锅底，故热效率要比电热盘的加热方式高出十几个百分点，除节省能量消耗外，产品底部的热环境也得到改善。再有，由于电磁加热方式属于非接触式传热，电磁加热器又不需承载内锅底的压力，因此它与内锅底的配合没有严格的要求，不但简化了生产工艺，产品在使用过程中既使发生锅底变形也不会影响使用效果。

在本发明中虽然借鉴了中国发明专利ZL91100026.7的匚式结构，但本发明不是电磁炉与[式结构的简单组合，在实施中需要通过机电一体化设计使二者形成一个整体结构，以适应新的加热方式。机电一体化设计包括内锅锅底的导磁设计、内锅锅底的受力设计、线圈与内锅的形状匹配设计、面板的形状设计、力传递件的力学设计和非导磁设计、弹性臂的防磁设计等等。在结构设计上，因为电磁加热为非接触性加热，所以面板与导磁内锅之间的接触，只需按电磁炉与锅底的接触标准设计即可，而无需像现有技术那样对电热盘的接触热传导设计有严格的要求。也可以按照烹饪的需求设计导磁内锅底加热面的形状与面积，以控制内锅底部的功率分布状况，这不仅可以提高米饭的烹饪质量，在大容量煮米饭时，还可大大减少锅底部米饭焦黄的现象，综上述可见本发明的实施具有广阔的市场前景。

附图说明：

图1是本发明的工作原理图

图2是本发明的另一种实施方式示意图

图中1.锅盖 2.密封圈 3.内锅 4.外锅 5.弹性臂 6.面板 7.线圈 8.力传递件 9.电子控制器 10.电磁线路 11.开关 12.底座 13.外壳 14.固定件 15.引线

图1为本发明的锅盖1、密封圈2、内锅3、外锅4、弹性臂5、开关11、面板6、线圈7等之间的结构、位置关系图。图1为剖视图，为使图面简介省去了剖面线及其它视图线条。

图2为本发明的锅盖1、密封圈2、内锅3、外锅4、弹性臂5、开关11、面板6、线圈7、力传递件8、固定件14等之间的结构、位置关系图。图2为剖视图，为使图面简介省去了剖面线及其它视图线条。

具体实施方式：

实施例1(参见图1)：以内锅3口直径20cm为例。采用厚度2mm的铝板加工内锅3，在其锅底焊接复合导磁不锈钢板，使内锅3的锅底具备导磁性。也可以采用防腐蚀性能好的导磁不锈钢板制成内锅3，不锈钢板材的厚度可在0.7mm左右选择。外锅4采用0.8mm的镀铝钢板，在外锅4的锅口上翻制锅牙，以便与锅盖1上的锅盖牙旋合连接。锅盖1采用1.0mm左右的不锈钢板制作，锅盖牙的翻制必须与外锅4的锅牙相配，使锅盖1的盖牙能与外锅4的锅牙旋合连接。密封圈2用硅橡胶制成。内锅底的形状由于采用电磁加热这种非接触式传热方式而有了更多的自由设计空间，可以将其制作成上凸形，或者中间带有一小部分平底(包括上凸)的下凸形。面板6除采用通常使用的微晶玻璃板制作外，基于它的位置关系和不导磁等特性，为降低成本还可以采用耐温塑料、铝板等材料制作。线圈7是电能转换为磁能的器件，在这里可以将线圈7、面板6与内锅3的底部都制作成相似的形状。电磁线路10采用现有电磁炉中的电磁线路即可。本实施例线圈7的输出功率可调整控制在1000W左右。弹性臂5采用碟形弹簧的结构形式，可以选用硅锰钢60Si2MnA等材料制作。利用碟形弹簧的大负荷特性，以选取内锥高度与钢板厚度的比值来得到所需的弹性位移参数。图1中所示为单片碟形弹簧，需要时也可以选择多片的设计方案，多片式的结构可以设计为：并列式(也称叠加式)以增加弹力；直列式(也称对列式)以增加位移量；复合式既增加弹力又增加位移。它的一端与外锅4底部边缘固定，另一端与内锅3的锅底接触。在确定了弹性臂5的参数后，内锅3的底部形状应与碟形弹簧的中心口径部位的形状一起设计，形成内锅3底部的圆弧部位坐在碟形弹簧的中心口径部位上并有一定的接触面积，使锅内压力能通过内锅3的底部传递到弹性臂5上。弹性臂5的外缘制成适于与外锅4的底部边缘紧固的形状，固定在外锅4底部。开关11可以选用电器参数合适的常闭式微动开关，设置在外锅4底部的适当位置，要求是：开关11的按键与弹性臂5的内锥口部(弹性臂5的弹性位移最大处)保持一定间隙(如图1所示)。当锅内压力通过内锅3的底部作用在弹性臂5上使之产生位移(形变)时，这一间隙便逐渐减小，直至开关11被弹性臂5驱动由通路转换为断路。断电后，锅内压力由上升转为下降，弹性臂5产生的回位位移又使开关11由断路回复为通路。弹性臂5的锥口部位可以设置面板6，面板6可用非金属材料制作，可以将面板6粘合固定在弹性臂5的内锥口部，将线圈7粘合固定在面板6的下表面。电子控制器9以及为其降温用的风扇等一并固定在底座12上。需说明，在结构设计上，电磁加热器的面板6与内锅3之间的接触状况，只需安装到位使内锅3能接收到线圈7的磁力线即可，其底部与面板6的上表面是允许有一定间隙的，无需像现有技术的内锅与电热盘那样接触严密。实施中还应采取措施避免由电磁线路10输出给线圈7的电磁能量加热外锅4的底部，尤其是加热弹性臂5，其措施是将线圈7与弹性臂5的距离加大到安全距离。在锅盖的上面(或者里面)设置塑料保温层，以增加断电后的保温时间。实施时可在锅盖上方设置约2mm厚的塑料盖，该塑料盖除有保温功能外还可以美化外观。电子控制器9是成熟的技术应用，其计时器、显示器、总开关等在电磁加热技术与锅结构的结合上没有特殊要求。电子控制器9还可以包括：烹饪状态、菜单(菜谱)的显示和选择。把电磁加热器、开关11、电子控制器9中的总开关串联接入电源。在实施中，还可采用现有专利技术中的热胀式密封结构，完成锅内空气的排放，可以省去放气阀(即浮子阀)；还可以采用现有专利技术中的泄压槽结构实现不可堵塞的超压自泄，以省去多余的安全装置。

实施例1的使用方法如下：将内锅3中放入食物和水，将锅盖1与外锅4扣合，按所烹饪的食物种类和口味设定好烹饪时间。接通电源使开关11处于通路状态，电磁加热器通电后，线圈7通过内锅3的导磁锅底加热锅中的水和食物。锅内升温至水的沸点后锅内压力开始升高，当锅内压力达到开关11与弹性臂5所确定的压力时(如表压100kPa)，受弹性臂5位移的驱动，开关11从通路转换为断路，线圈7停止对内锅3的加热，锅内压力从上升转为下降，弹性臂5向上复原使作用在开关11上的驱动力减小，当驱动力减小到开关11又复位通路时，线圈7恢复对内锅3的加热，锅内压力也从下降转为上升……如此反复循环，锅内压力值始终被控制在设定的数值内。电子控制器9在接到开关的第一次断路信号后开始启动计时器，当达到预定的烹饪结束时间时，计时器的终止信号切断总开关，彻底终止电磁加热器的加热。

实施例2(参见图2)：内锅3口直径同例1。外锅4采用0.8mm的镀铝钢板，将锅底冲压成波纹状形成弹性臂5。需说明，波纹形状的弹性臂5，是航空高科技中的膜片技术与电饭锅行业中的外锅加工技术结合在一起的产物。它具有产品一体化性能好、模具化程度高、性能稳定等特点。力传递件8采用非导磁材料制作，可以制成多种形状，考虑到在传递锅内压力的过程中，有力的方向和大小均不能改变的力传递要求，力传递件8的剖面形状以弓形为好，实物可制成如碗状的铸铝结构件或锌铝合金铸件，碗口部位可设计三个支撑，支撑内锅3底部的圆滑过渡处，接触面积可在5cm²左右选择，因为这个部位的受力状况较好，利于力传递件8与内锅3底部之间数千牛顿力的传递。也可以选择多点支撑的方式，但都要既能满足力传递件8的力传递要求，又能满足电磁加热的要求。力传递件8的底部与弹性臂5的中心部位紧固，从这里可以获得弹性臂5的最大位移，如图2所示。将面板6、线圈7用机械方法固定在力传递件8的碗口中心，并使线圈7与导磁的内锅3的锅底保持所需要的尺寸，以便线圈7的磁力线通过内锅3的锅底。力传递件8与面板6如果采用同一种非导磁材料制作时，也可以将这两个部件合并制成一体。开关11可以选用常闭转常开的双稳态微动开关，这种开关具有在外力作用下由通路(常闭)转为断路(常开)，而外力消失后不会自行复位为通路的特点。开关11通过两个触点引线15与电磁加热器中的电磁线路串联接入电源。在图2中开关11固定安装在弹性臂5上，其按键触头向下与固定件14有一个间隙。固定件14需具有足够的刚度，它的垂直边紧固在外锅4的桶壁上，其水平边的远端上方是开关11的按键触头。在锅内压力与弹性臂5的力学参数确定后，选择开关11的按键触头与固定件14水平边远端的垂直距离，也就确定了锅内压力值。另外，开关11还可以固定安装在固定件14的水平边远端，使其按键触头向上并与弹性臂5的中心有一定距离。上述两种安装方式的效果是相同的。关于锅盖1与外锅4的刚性连接方式，在实施中除采用旋合式扣牙连接以外，还可以采用现有电饭锅技术中的锅盖部件与锅体部件联体式结构，即按下开盖键锅盖便弹起的开盖方式，与电饭锅不同之处在于其合开盖的受力零部件均需满足锅内压力载荷的需要。需说明，本实施例采用的加热升压后一次性断电的控制方式，如果外壳和锅盖配备良好的保温措施，延缓锅内压力的递减速度，不仅可以保证食物的焖炖效果，还可以节约大量能源。实施例2的其余部分可以与实施例1相同。

实施例2的使用方法如下：将内锅3中放入食物和水，将锅盖1与外锅4扣合，接通电源使开关11处于通路状态，电磁加热器通过内锅3的导磁锅底开始加热锅中的水和食物，当锅内升温至水的沸点后锅内压力开始升高，当锅内压力达到开关11与弹性臂5所确定的压力时(如表压100kPa)，开关11受弹性臂5位移的驱动，从通路转换为断路，彻底切断电磁加热器的电源结束加热。

Claims (4)

1.一种电磁加热的压力烹饪装置，包括锅盖(1)、密封圈(2)、内锅(3)、外锅(4)、弹性臂(5)、开关(11)，锅盖(1)与外锅(4)呈刚性连接，锅盖(1)与内锅(3)通过密封圈(2)连接，其特征在于：开关(11)设置在外锅底部接受弹性臂(5)的位移驱动，电磁加热器设置在内锅底并与开关(11)串联接入电源，弹性臂(5)设置在外锅(4)底部和内锅底之间，锅内压力通过内锅底传递到弹性臂(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种电磁加热的压力烹饪装置，其特征在于：所述的弹性臂(5)与外锅底制成一体，在内锅底和弹性臂(5)之间设置一个力传递件(8)。

3.根据权利要求1或2所述的一种电磁加热的压力烹饪装置，其特征在于：在电路上设置一个电子控制器(9)。

4.根据权利要求1或2所述的一种电磁加热的压力烹饪装置，其特征在于：在锅盖上设置保温层。

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